一种抗菌涂层香精微胶囊及方法

1.本发明属于新型材料技术领域，涉及一种抗菌涂层香精微胶囊及方法。


背景技术：

2.纺织品长期与身体接触，是芳香材料的优质媒介。随着人们生活水平日渐提升，芳香纺织品的出现和使用，满足了人们对优质精神生活的追求。多种香气成分如茉莉、薰衣草和萱草等可以使人精神愉悦，这些香气成分可以添加在床单、被罩、枕套等日常用品中。这些香精或精油大多具备特征功效，如抗菌、抗炎和抗氧化等。同时具备特异香型和特征功效的纺织品越来越引起人们的关注。
3.目前，为制备芳香纺织品，大多采用共混纺丝、复合纺丝、吸附法、纤维后整理等技术。其中大多由于生产条件复杂(如高温等)，对精油限制较高，不利于芳香纺织品的生产和使用。微胶囊化的精油(香料香精)在许多行业中应用，例如食品、药品、化妆品、纺织品等。但精油作为一种挥发性多分子混合物，在加工、储存和运输过程中不可避免的会损失，它可能会受到外界温度、射线和氧气等条件影响。国内对香精微胶囊已有大量的研究，专利cn112062932a公开了一种聚氨酯香精微胶囊的制备方法，但其制备过程需要使用催化剂及惰性气体，微胶囊的制备方式繁琐不利于大范围生产。专利cn106582463b公开了一种聚氨酯微胶囊分散液的制备工艺，该制备方法需要使用催化剂，且制备温度较高，不利于香精微胶囊的制备。
4.目前，为制备抗菌纺织品，国内已有大量研究，专利cn112012012b公开了一种抗菌纺织品制备工艺，该方法所用的抗菌剂是在有机溶剂中使用，而且浸渍后需要进一步辐射接枝和清洗，这种制备条件对抗菌材料有一定的限制，进而影响了抗菌纺织品的发展。专利cn114703652a公开了一种抗菌纺织品的整理工艺，该工艺对金黄色葡萄球菌具有抑制作用，但其抑菌能力单一，不能满足催化剂和其他化学试剂等会对香精成分产生干扰，并且聚合反应需要惰性气体条件或预聚等复杂方式，以上两种情况限制了聚氨酯对香精的装载。单一抗菌材料的整理工艺使纺织品的抗菌能力单一，仅对金黄色葡萄球菌有抑制作用。抗菌整理剂与纤维结合需要辐照，并且抗菌整理剂本身对环境不友好。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是提供了一种对多种细菌均具有抑制作用的抗菌涂层香精微胶囊及方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.本发明的第一个方面，提供了一种抗菌涂层香精微胶囊，包括以下组分：香精、异佛尔酮二异氰酸酯、ε-聚赖氨酸和分散介质。
8.优选的，所述分散介质包括聚乙烯醇、吐温80。
9.优选的，香精、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(1-3)：1；进一步优选的，香精、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为2：1
10.优选的，所述分散介质为溶液，浓度为1％-8％。
11.优选的，所述ε-聚赖氨酸为溶液，浓度为1％-20％。
12.优选的，所述香精包括萱草香精、薰衣草香精、茉莉香精。
13.本发明的第二个方面，提供了一种抗菌涂层香精微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
14.s1、在含有分散介质的水溶液中逐滴加入香精和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，将上述混合乳液升至设定温度进行反应，得到香精/异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊乳液；
15.s2、将ε-聚赖氨酸水溶液加入到上述混合乳液中，继续进行反应，得到抗菌芳香微胶囊。
16.优选的，步骤s2的反应条件为:20-70℃、400-1200rpm、30-100min。
17.优选的，步骤s2的反应条件为:600rpm、80min。
18.优选的，步骤s1的反应温度为50℃。
19.优选的，步骤s2中，滴入速度为0.1-1ml/min
20.综上所述，本发明提供了一种抗菌涂层微胶囊制备方法，通过一步法直接形成界面聚合聚氨酯微胶囊，不使用催化剂，有利于香精的保存，而且制备工序简单利于工业化生产。以天然生物基材料-ε-聚赖氨酸进行微胶囊表面修饰，该涂层微胶囊与纺织品共混结合后得到的加香纺织品对细菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌)和真菌(白色念珠菌)的抑制作用强，该加香纺织品不仅具有特征香气，而且具有广谱的抗菌能力。
21.本发明所述的抗菌涂层微胶囊制备方法的制备原理：原位聚合法制备香精/异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊乳液，通过聚乙烯醇引发聚合反应；再通过电荷吸附将ε-聚赖氨酸接在微胶囊表面。
22.本发明的第三个方面，提供了一种具有抗菌涂层香精的纺织品制备方法，将纺织品加入本发明所述的抗菌涂层香精微胶囊的乳液或本发明的方法制备的抗菌涂层香精微胶囊的乳液中浸泡；取出纺织品后滤过多余乳液，晾干。
23.优选的，所述的纺织品包括粘胶纤维制品、棉纤维制品。
24.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明以异佛尔酮二异氰酸酯为壁材，以萱草香精作为芯材，采用界面聚合法制备的一种香精微胶囊，并以ε-聚赖氨酸对微胶囊进行修饰，制备所得的萱草香精微胶囊为球状。将其加入到纺织品中后，纺织品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等具有抑菌活性。
附图说明
25.图1为实施了1制备的抗菌涂层香精微胶囊的扫描电子显微镜图；
26.图2为实施了5的纤维面料对大肠埃希氏菌的抑制作用结果图(a：未处理；b：萱草香精微胶囊处理；c：ε-聚赖氨酸修饰的萱草香精微胶囊处理)；
27.图3为实施了5的纤维面料对金黄色葡萄球菌的抑制作用(a：未处理；b：萱草香精微胶囊处理；c：ε-聚赖氨酸修饰的萱草香精微胶囊处理)；
28.图4为实施了5的纤维面料对铜绿假单胞菌的抑制作用(a：未处理；b：萱草香精微胶囊处理；c：ε-聚赖氨酸修饰的萱草香精微胶囊处理)；
29.图5为实施了5的纤维面料对白色念珠菌的抑制作用(a：未处理；b：萱草香精微胶
囊处理；c：ε-聚赖氨酸修饰的萱草香精微胶囊处理)
30.图6为实施了5的微胶囊的复溶性评价结果图。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
32.以下各实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
33.实施例1制备抗菌涂层香精微胶囊
34.抗菌涂层香精微胶囊原料包括以下组分及质量：
35.芯材：萱草香精 0.66g；
36.壁材：异佛尔酮二异氰酸酯 0.33g；
37.乳化剂：聚乙烯醇 0.72g；
38.溶剂：去离子水 12.79g；
39.修饰外层：ε-聚赖氨酸 0.5g。
40.抗菌涂层香精微胶囊的制备方法，具体包括以下步骤：
41.1.1、油相配制
42.称取上述萱草香精和异佛尔酮二异氰酸酯，以500rpm磁力搅拌分散混合。
43.1.2、水相配制
44.称取上述聚乙烯醇和去离子水，以500rpm将聚乙烯醇加热溶解在去离子水。
45.1.3、微胶囊制备
46.先将水相升至50℃，并保温5min。然后将油相逐滴加入到水相中，以600rpm搅拌反应80min。
47.1.4、ε-聚赖氨酸修饰微胶囊制备
48.取上述ε-聚赖氨酸，溶于4.5g去离子水中，涡旋搅拌器混合，得到10％ε-聚赖氨酸水溶液；将上述ε-聚赖氨酸水溶液加入到步骤(3)所制备的微胶囊中，并以600rpm搅拌反应80min。
49.实施例2
50.调整实施例1中萱草香精和异佛尔酮二异氰酸酯的质量，使其比例为1:1、2:1、3:1、4:1。其他和实施例1保持一致。得到微胶囊，采用纳米粒度-zeta电位仪表征微胶囊的粒径分布，其结果如下表1所示：
51.表1
52.53.由表1可知，微胶囊制备过程中，芯壁比为2:1时，微胶囊标准偏差最小，为制备效果较好的一组。
54.实施例3
55.调整实施例1中微胶囊制备的搅拌速度为400-1200rpm。其他和实施例1保持一致。得到微胶囊，采用纳米粒度-zeta电位仪表征微胶囊的粒径分布，其结果如下表2所示：
56.表2
[0057][0058]
由表2可知，微胶囊制备过程中，转速在600rpm时，其平均粒径值及标准偏差最小。即为制备效果最好的组。
[0059]
实施例4
[0060]
调整实施例1中微胶囊制备的反应时间为30-100min。其他和实施例1保持一直。得到微胶囊。采用纳米粒度-zeta电位仪表征微胶囊的粒径分布，其结果如下表3所示：
[0061]
表3
[0062][0063][0064]
由表3可知，微胶囊制备过程中，搅拌时间在80min时，其微胶囊的标准偏差最小，制备得到的乳液最好。
[0065]
综上所述，将制备所得到的微胶囊采用纳米粒度-zeta电位仪表征微胶囊的粒径分布，如表1-3所示，结果表明所制备的微胶囊平均粒径在1-2μm。此外，将实施1制备所得到的微胶囊采用扫描电镜观察微胶囊的表面形貌，结果如图1所示，结果表明微胶囊为球形。
[0066]
实施例5抗菌实验
[0067]
实验分组：
[0068]
a：未处理的粘胶纤维制品；
[0069]
b：萱草香精微胶囊处理，仅采用实施了1的步骤1.1-1.3制备的萱草香精微胶囊，将纺织品(粘胶纤维制品0.5g)裁剪至5
×
10cm，然后加入到萱草香精微胶囊乳液中浸泡6h；取出纺织品后滤过多余乳液，将其晾干。
[0070]
c：ε-聚赖氨酸修饰的萱草香精微胶囊处理，将纺织品(粘胶纤维制品0.5g)裁剪至5
×
10cm，然后加入到实施例1的微胶囊乳液中浸泡6h；取出纺织品后滤过多余乳液，将其晾
干。
[0071]
采用gb/t 20944.1-2007纺织品抗菌性能的评价第1部分琼脂平皿扩散法检测各组纺织品的抗菌性能，结果如图2-5所示，ε-聚赖氨酸修饰的微胶囊显著增强加香纤维面料的抗菌能力，对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和白色念珠菌均具备好的抑菌效果。
[0072]
进一步，本发明还采用冷冻干燥后的实施例1制备的微胶囊进行复溶，如图6所示，ε-聚赖氨酸涂层的微胶囊使上述制备的胶囊具备的较好的复溶性，并且10％ε-聚赖氨酸修饰的微胶囊效果最好。
[0073]
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，包括以下组分：香精、异佛尔酮二异氰酸酯、ε-聚赖氨酸和分散介质。2.根据权利要求1所述的一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，所述分散介质包括聚乙烯醇、吐温80。3.根据权利要求2所述的一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，香精、异佛尔酮二异氰酸酯的质量比为(1-3)：1。4.根据权利要求3所述的一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，所述分散介质为溶液，浓度为1％-8％。5.根据权利要求2所述的一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，所述ε-聚赖氨酸为溶液，浓度为1％-20％。6.根据权利要求1所述的一种抗菌涂层香精微胶囊，其特征在于，所述香精包括萱草香精、薰衣草香精、茉莉香精。7.一种抗菌涂层香精微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在含有分散介质的水溶液中逐滴加入香精和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，将上述混合乳液升至设定温度进行反应，得到香精/异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊乳液；s2、将ε-聚赖氨酸水溶液加入到上述混合乳液中，继续进行反应，得到抗菌芳香微胶囊。8.根据权利要求7所述的一种抗菌涂层香精微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤s2的反应条件为:20-70℃、400-1200rpm、30-100min。9.根据权利要求8所述的一种抗菌涂层香精微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤s2的反应条件为:600rpm、80min。10.一种具有抗菌涂层香精的纺织品制备方法，其特征在于，将纺织品加入权利要求1-6任意一项所述的抗菌涂层香精微胶囊的乳液或权利要求7-9任意一项方法制备的抗菌涂层香精微胶囊的乳液中浸泡；取出纺织品后滤过多余乳液，晾干。

技术总结
本发明公开了一种抗菌涂层香精微胶囊及方法，抗菌涂层香精微胶囊包括香精、异佛尔酮二异氰酸酯、ε-聚赖氨酸和分散介质，方法包括S1、在含有分散介质的水溶液中逐滴加入香精和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，将上述混合乳液升至设定温度进行反应，得到香精/异佛尔酮二异氰酸酯微胶囊乳液；S2、将ε-聚赖氨酸水溶液加入到上述混合乳液中，继续进行反应，得到抗菌芳香微胶囊；本发明制备的抗菌涂层香精微胶囊具有良好的复溶性；在纺织品加香后使加香纺织品具有广谱的抗菌性。并且制备香精微胶囊的方法工艺简单，易于工业化生产。易于工业化生产。易于工业化生产。


技术研发人员：寇兴然 柯勤飞 宋金城 黄鑫 孟庆然 田玉磊
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/7/12